隨著200萬(wàn)/300萬(wàn)像素手機(jī)的進(jìn)一步普及，在其上實(shí)現(xiàn)AF功能將成為手機(jī)廠商實(shí)現(xiàn)差異化競(jìng)爭(zhēng)的新手段。AF照相手機(jī)比定焦照相手機(jī)多出了一個(gè)可以自動(dòng)調(diào)節(jié)鏡頭伸縮的微型電機(jī)，如步進(jìn)電機(jī)、音圈電機(jī)（VCM）、壓電超聲電機(jī)（USM=UltraSonic Motor）等。其中超聲電機(jī)具有低速大轉(zhuǎn)矩、體積小、重量輕、功率密度大、響應(yīng)速度快、微位移、不受電磁影響等其他電機(jī)不可比擬的優(yōu)點(diǎn)。多面螺紋一體式超聲電機(jī)是博立碼杰通訊（深圳）有限公司自主研發(fā)的一種旋轉(zhuǎn)式超聲電機(jī)，突破了由驅(qū)動(dòng)電機(jī)經(jīng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)再到達(dá)鏡頭的傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)概念，引入螺紋直接驅(qū)動(dòng)概念，省去了中間的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。該電機(jī)由粘結(jié)有壓電片的多邊形金屬螺母定子和帶有外螺紋的轉(zhuǎn)子組成，其中金屬螺母外壁加工成多個(gè)平面（其橫截面可以為6，8，9，12等正多邊形），內(nèi)壁加工出內(nèi)螺紋；轉(zhuǎn)子為一具有外螺紋的圓柱、圓筒或鏡頭，定子與轉(zhuǎn)子通過(guò)螺紋相嚙合。

多面體螺紋一體式超聲電機(jī)的定子高度小，非常適用于手機(jī)模組中以適應(yīng)手機(jī)的超薄趨勢(shì)。本文基于多面體螺紋一體式超聲電機(jī)的AF算法為：首先進(jìn)行第一次粗略的調(diào)焦定位，其焦距的調(diào)整步距較大，之后進(jìn)行第二次精確的調(diào)焦定位，焦距調(diào)整步距較小。實(shí)驗(yàn)證明這種算法可以滿足實(shí)時(shí)的需要,在精度方面相對(duì)于常規(guī)的焦距預(yù)制方法有更大的靈活性。

圖像清晰度評(píng)價(jià)

清晰度函數(shù)是描述攝像頭對(duì)圖像清晰度評(píng)價(jià)的函數(shù)，鏡頭所在的位置不同，獲得的圖像清晰度也不同。自動(dòng)聚焦意味著系統(tǒng)自動(dòng)將鏡頭調(diào)整到最佳聚焦位置即清晰度函數(shù)最大值位置。

評(píng)價(jià)圖像清晰度的函數(shù)大致分為兩類，即空域法和頻域法?？沼蚍ㄖ饕幸韵聨追N：

1、基于圖像統(tǒng)計(jì)的方法，如灰度熵法，灰度方差法和直方圖法等；

2、基于圖像邊緣檢測(cè)的方法，如Laplacian算子法和Sobel算子法等。頻域法即基于變換域的方法，如快速Fourier算法等。以上圖像的清晰度曲線圖均具有單峰特性。即存在一個(gè)唯一的焦距位置使圖像的清晰度函數(shù)值最大。各種方法在計(jì)算速度和對(duì)圖像清晰度的敏感程度上各不相同，而且對(duì)具體的圖像也有不同的敏感性。故在選擇清晰度函數(shù)時(shí)必須根據(jù)具體要求選擇函數(shù)，本算法采用頻域法分析圖像的高低頻分量評(píng)價(jià)圖像清晰度。

由于采樣、量化、傳輸以及圖像采集過(guò)程中的擾動(dòng)會(huì)對(duì)圖像產(chǎn)生噪聲的影響，而最終影響到調(diào)焦的效果，在計(jì)算圖像清晰度前會(huì)對(duì)圖像做相應(yīng)的濾波處理，這樣能提高自動(dòng)調(diào)焦的可靠性。

搜索算法

搜索算法是根據(jù)清晰度函數(shù)曲線的單峰特性，采用對(duì)鏡頭所處相鄰位置處的兩幅圖像清晰度進(jìn)行比較，逐步逼近的自動(dòng)調(diào)焦方式，將鏡頭向清晰度函數(shù)增大的方向調(diào)整，直至清晰度最大。由于噪聲的影響,清晰度函數(shù)受到噪聲的干憂而呈現(xiàn)非單峰。本文一方面采取BolyRAW圖像處理算法，另一方面改進(jìn)搜索算法和電機(jī)控制方法，已在實(shí)用中克服清晰度函數(shù)受噪聲干擾這一難題。

多面體螺紋一體式超聲電機(jī)的AF算法

在多面體螺紋一體式超聲電機(jī)應(yīng)用在自動(dòng)對(duì)焦中，博立碼杰采用賴以成名的BolyRAW圖像處理算法，通過(guò)對(duì)感光芯片的反饋信號(hào)進(jìn)行圖像清晰度計(jì)算，實(shí)時(shí)控制電機(jī)的運(yùn)動(dòng)以達(dá)到對(duì)焦的目的。具體算法如下：首先將鏡頭通過(guò)向遠(yuǎn)焦位置復(fù)位或采用一步試探法確定USM電機(jī)轉(zhuǎn)向，確定搜索方向后，第一次粗略調(diào)焦定位采用較大的步距驅(qū)動(dòng)USM電機(jī)，其步距設(shè)置為旋轉(zhuǎn)60~75度最佳，圖像將逐漸變清晰，直到圖像的清晰度開始減小，即圖1中所示M—N—P2—P—P1，這樣完成了第一次粗略搜索。此時(shí)取圖像，將其清晰度與變化前的一幀圖像清晰度作比較，判斷細(xì)調(diào)驅(qū)動(dòng)電機(jī)方向。接著采用較小（為粗調(diào)步距的1/3-1/2）的步距對(duì)鏡頭的位置進(jìn)行細(xì)調(diào)，圖像將再次逐漸變清晰，當(dāng)圖像的清晰度開始減小后再反向驅(qū)動(dòng)一小步，結(jié)束第二次搜索，找到最大值即圖中所示P1—P—P2—P。完成整個(gè)調(diào)焦過(guò)程大約需要10步，焦距的調(diào)節(jié)精度由步距決定，改變其大小可改變調(diào)節(jié)的速度和精度，步距愈小，定位的精度越高,速度越慢。

圖1 調(diào)焦搜索過(guò)程

圖2 本文AF算法效果圖

圖3 某品牌手機(jī)對(duì)焦效果圖